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【摘要】CAD三维实体辅助教学法符合认识运动规律，符合机械制图教学规律，运用CAD三维实体辅助教学法教学解释机械制图教学中的重点、难点问题，具有推广价值。
【关键词】三维实体；二维平面；教学应用
CAD three dimensional entity assistance teaching method in “Mechanical drawing” in teaching application
CHENGuo-lin
【Abstract】 the CAD three dimensional entity assistance teaching method conforms to the understanding movement rule, conforms to the mechanical drawing teaching rule, utilizes in the CAD three dimensional entity assistance teaching method teaching explanation mechanical drawing teaching the key point, the difficult question, has the promoted value.
【key word】 three dimensional entity; Two-dimensional surface; Teaching application
【中图分类号】：G712【文献标识码】：A
【文章编号】：1673-4041(2007)10-0166-03
1引言
诺贝尔奖得主，德国物理学家劳厄有段名言：“当一个学生离开学校时，如果他把几年来学到的知识忘光了(当然，这是不可能的)，那么这时他所剩下的才是学校的真正成果。”学完机械制图之后的真正成果是什么？是学生对空间形体的想象能力。教学实践证明：CAD三维实体教学是提高学生空间形体想象能力的最佳途径。
2CAD三维实体辅助教学符合认识运动规律，是和空间想象能力的产生和发展相一致的
建立三维空间到二维平面的概念要从三维实体入手，即首先从简单的三维基本几何体入手，通过对如：棱柱、圆柱、圆锥、球等基本实体的投影及投影特征进行分析，熟悉构成投影的基本元素,如:直线段、矩形、多边形、圆等二维平面的含义，逐步掌握各基本几何体在不同投影面上的投影规律，找出其投影特征。如：投影反映实体的真实性、积聚性、相似性等，从而建立三维空间到二维平面的概念。在有了对三维实体的感性认识的基础上，形成二维平面这抽象的理性认识，反过来才能建立正确的牢固的空间形体表象。
3CAD三维实体辅助教学法符合机械制图的教学规律
机械制图的教学实践证明：培养学生的空间思维能力和想象能力实质上是围绕三维实体与二维平面视图之间相互转换的思维活动，这个活动首先有从空间到平面的感性认识的积累，如果直接从二维平面到三维实体的抽象思维对初学的学生而言是比较困难的，不符合对他们的教学(学习)规律，机械制图教学最好不要从抽象的点、线、面开始，因为点、线、面难以将实体形象建立起来，而从三维实体出发，不但可以增强学生的感性认识，还可以增加学生对投影知识的理解。对三维实体感受越深广，理解就越深刻，形象储存就越丰富、越牢固，比较分析就越容易，对形体的加工、处理出现新形象就简单迅速，这就具备了良好的空间形体想象能力。
4运用CAD三维实体教学法解释课本和练习题出现的重点、难点
4.1CAD三维实体辅助教学法在课本“§2-5相贯线的画法与识读”上的应用。如果按步就搬地将课本中“两圆柱正交相贯线、两圆柱直径不等正交的相贯线、圆锥正交的相贯线”的画法传授给学生，因实物模型少而小，挂图不够清楚，轴测图不够具体，这样板书学生难以理解，同时教师工作量大，花去了大量的时间和精力，而教学效果不如意。要再深入讲解相贯的切割就更不容易了。如图下所示运用CAD三维实体教学法解释：两圆柱孔直径不等时,正交的相贯线的画法.有如下特点。
(1) 实体的建立和操作简单方便，动感强，有感染力。
(2) 一目了然，学生兴趣高，容易接受。
(3)对于接受能力比较强的学生可以进一步分析:圆柱直径不等的带切割相贯线的画法(如下图所示)
4.2CAD三维实体辅助教学在“切割”方面的应用。三维实体切割要解决的核心问题是：两个(或多个)切割平面相交时所构成的交线的画法。如下图所示：CAD三维实体辅助教学在切割方面的优点在于可以从任意角度、连续地观察切割线、面的形成过程和结果。
4.3三维实体教学在“组合体”上的应用。组合体的教学重点、难点在于：组合体的投影作图，即二维平面作图，解决这一重点、难点的方法自然是把组合体(如下图)分解成5个基本体，显然对5个基本体的分解就成了对组合体重点、难点内容的理解，有了前面三维基本几何体的基本功，相信对5个基本体组合后的画法就不困难了。
4.4CAD三维实体辅助教学在“§5基本视图和移出断面图”的应用。
(1)基本视图学习的重点、难点是：后视图的画法。如下图为三维实体，在對二维视图的教学中，学生较难掌握的视图是后视图的画法，后视图就是俯视图的俯视图(也是左视图的左视图，他们同为后视图，但视图的画法不一样)。如下图帮助理解俯视图的俯视图和左视图的左视图的画法。
(2)如下图所示，在学习断面图时，学生难以想象的是“由两个或多个相交的剖切平面剖切得到的移出断面图，中间一般应断开的画法”中的“一般应断开”这五个字的理解。
如果只看二维视图(略)，学生虽然能理解单一剖切平面的移出断面画法，但难于想象两个相交剖切平面在一般位置的断面图的画法，有了三维实体图，让学生有芧塞顿开，豁然开朗之感。
4.5三维实体在零件图上的应用。如下图是泵盖零件图的三维、二维表达图。在讲授齿轮油泵装配图的工作原理时，对油泵中压盖、防护螺母、调节螺钉、弹簧、钢球五零件在泵盖中的功能、作用时学生都能理解，但学生在阅读泵盖二维零件图时常感到吃力，原因主要在于对泵盖的剖视图的几个孔的空间位置想象不完整，有了三维实体，上述难题迎刃而解。
4.6三维实体在装配图上的应用。如下图所示，这台变速器由小齿轮轴、大齿轮、大齿轮轴、箱体、皮带轮、轴承和键装配组成，每个零件都有详细的零件图(略)和对应的三维实体，在教学二维装配图时，学生比较困惑的是：由装配图想象装配体(从二维装配图想象各零件的结构及其特点)、变速器的安装顺序和拆法、变速器的工作原理。有了三维实体装配及其爆炸图:对帮助教师结合二维装配图的教学产生了良好的效果。分析装配体的零件结构、装配体的拆法和安装顺序时,完全可以通过爆炸图得到圆满的答案。特别是变速器的工作原理，这是每个教师最为迫切需要解释的首要问题。在CAD装配体的教学中，如果为零部件指定明确的动画运动路径及准确的转速，可以生成齿轮的齿合传动动画，学生可以更形象地理解变速器的工作过程。进一步加深对变速器整体结构的全面认识。真正达到培养学生空间形体想象能力的效果。
5结束语：
教学模型的不足是阻碍机械制图教学的最大障碍，培养学生的空间想象能力的直接途径就是模型。实践证明：用CAD三维实体辅助教学法教学，不论从教师的教学方式、方法、劳动强度，还是从学生对学习的兴趣、对知识的接受能力，获取知识的信息量等各方面的影响都是深远的，巨大的，CAD三维实体辅助教学法是机械制图教学先进的技术成果，也是对传统的机械制图教学的一场革命，值得推广。
参考文献
[1]崔洪斌《中文版Auto CAD 2006 机械图形设计》清华大学出版社出版
[2]钱可强《机械制图教学与研究》云南科技出版社出版
收稿日期：2007-09-24
【关键词】三维实体；二维平面；教学应用
CAD three dimensional entity assistance teaching method in “Mechanical drawing” in teaching application
CHENGuo-lin
【Abstract】 the CAD three dimensional entity assistance teaching method conforms to the understanding movement rule, conforms to the mechanical drawing teaching rule, utilizes in the CAD three dimensional entity assistance teaching method teaching explanation mechanical drawing teaching the key point, the difficult question, has the promoted value.
【key word】 three dimensional entity; Two-dimensional surface; Teaching application
【中图分类号】：G712【文献标识码】：A
【文章编号】：1673-4041(2007)10-0166-03
1引言
诺贝尔奖得主，德国物理学家劳厄有段名言：“当一个学生离开学校时，如果他把几年来学到的知识忘光了(当然，这是不可能的)，那么这时他所剩下的才是学校的真正成果。”学完机械制图之后的真正成果是什么？是学生对空间形体的想象能力。教学实践证明：CAD三维实体教学是提高学生空间形体想象能力的最佳途径。
2CAD三维实体辅助教学符合认识运动规律，是和空间想象能力的产生和发展相一致的
建立三维空间到二维平面的概念要从三维实体入手，即首先从简单的三维基本几何体入手，通过对如：棱柱、圆柱、圆锥、球等基本实体的投影及投影特征进行分析，熟悉构成投影的基本元素,如:直线段、矩形、多边形、圆等二维平面的含义，逐步掌握各基本几何体在不同投影面上的投影规律，找出其投影特征。如：投影反映实体的真实性、积聚性、相似性等，从而建立三维空间到二维平面的概念。在有了对三维实体的感性认识的基础上，形成二维平面这抽象的理性认识，反过来才能建立正确的牢固的空间形体表象。
3CAD三维实体辅助教学法符合机械制图的教学规律
机械制图的教学实践证明：培养学生的空间思维能力和想象能力实质上是围绕三维实体与二维平面视图之间相互转换的思维活动，这个活动首先有从空间到平面的感性认识的积累，如果直接从二维平面到三维实体的抽象思维对初学的学生而言是比较困难的，不符合对他们的教学(学习)规律，机械制图教学最好不要从抽象的点、线、面开始，因为点、线、面难以将实体形象建立起来，而从三维实体出发，不但可以增强学生的感性认识，还可以增加学生对投影知识的理解。对三维实体感受越深广，理解就越深刻，形象储存就越丰富、越牢固，比较分析就越容易，对形体的加工、处理出现新形象就简单迅速，这就具备了良好的空间形体想象能力。
4运用CAD三维实体教学法解释课本和练习题出现的重点、难点
4.1CAD三维实体辅助教学法在课本“§2-5相贯线的画法与识读”上的应用。如果按步就搬地将课本中“两圆柱正交相贯线、两圆柱直径不等正交的相贯线、圆锥正交的相贯线”的画法传授给学生，因实物模型少而小，挂图不够清楚，轴测图不够具体，这样板书学生难以理解，同时教师工作量大，花去了大量的时间和精力，而教学效果不如意。要再深入讲解相贯的切割就更不容易了。如图下所示运用CAD三维实体教学法解释：两圆柱孔直径不等时,正交的相贯线的画法.有如下特点。
(1) 实体的建立和操作简单方便，动感强，有感染力。
(2) 一目了然，学生兴趣高，容易接受。
(3)对于接受能力比较强的学生可以进一步分析:圆柱直径不等的带切割相贯线的画法(如下图所示)
4.2CAD三维实体辅助教学在“切割”方面的应用。三维实体切割要解决的核心问题是：两个(或多个)切割平面相交时所构成的交线的画法。如下图所示：CAD三维实体辅助教学在切割方面的优点在于可以从任意角度、连续地观察切割线、面的形成过程和结果。
4.3三维实体教学在“组合体”上的应用。组合体的教学重点、难点在于：组合体的投影作图，即二维平面作图，解决这一重点、难点的方法自然是把组合体(如下图)分解成5个基本体，显然对5个基本体的分解就成了对组合体重点、难点内容的理解，有了前面三维基本几何体的基本功，相信对5个基本体组合后的画法就不困难了。
4.4CAD三维实体辅助教学在“§5基本视图和移出断面图”的应用。
(1)基本视图学习的重点、难点是：后视图的画法。如下图为三维实体，在對二维视图的教学中，学生较难掌握的视图是后视图的画法，后视图就是俯视图的俯视图(也是左视图的左视图，他们同为后视图，但视图的画法不一样)。如下图帮助理解俯视图的俯视图和左视图的左视图的画法。
(2)如下图所示，在学习断面图时，学生难以想象的是“由两个或多个相交的剖切平面剖切得到的移出断面图，中间一般应断开的画法”中的“一般应断开”这五个字的理解。
如果只看二维视图(略)，学生虽然能理解单一剖切平面的移出断面画法，但难于想象两个相交剖切平面在一般位置的断面图的画法，有了三维实体图，让学生有芧塞顿开，豁然开朗之感。
4.5三维实体在零件图上的应用。如下图是泵盖零件图的三维、二维表达图。在讲授齿轮油泵装配图的工作原理时，对油泵中压盖、防护螺母、调节螺钉、弹簧、钢球五零件在泵盖中的功能、作用时学生都能理解，但学生在阅读泵盖二维零件图时常感到吃力，原因主要在于对泵盖的剖视图的几个孔的空间位置想象不完整，有了三维实体，上述难题迎刃而解。
4.6三维实体在装配图上的应用。如下图所示，这台变速器由小齿轮轴、大齿轮、大齿轮轴、箱体、皮带轮、轴承和键装配组成，每个零件都有详细的零件图(略)和对应的三维实体，在教学二维装配图时，学生比较困惑的是：由装配图想象装配体(从二维装配图想象各零件的结构及其特点)、变速器的安装顺序和拆法、变速器的工作原理。有了三维实体装配及其爆炸图:对帮助教师结合二维装配图的教学产生了良好的效果。分析装配体的零件结构、装配体的拆法和安装顺序时,完全可以通过爆炸图得到圆满的答案。特别是变速器的工作原理，这是每个教师最为迫切需要解释的首要问题。在CAD装配体的教学中，如果为零部件指定明确的动画运动路径及准确的转速，可以生成齿轮的齿合传动动画，学生可以更形象地理解变速器的工作过程。进一步加深对变速器整体结构的全面认识。真正达到培养学生空间形体想象能力的效果。
5结束语：
教学模型的不足是阻碍机械制图教学的最大障碍，培养学生的空间想象能力的直接途径就是模型。实践证明：用CAD三维实体辅助教学法教学，不论从教师的教学方式、方法、劳动强度，还是从学生对学习的兴趣、对知识的接受能力，获取知识的信息量等各方面的影响都是深远的，巨大的，CAD三维实体辅助教学法是机械制图教学先进的技术成果，也是对传统的机械制图教学的一场革命，值得推广。
参考文献
[1]崔洪斌《中文版Auto CAD 2006 机械图形设计》清华大学出版社出版
[2]钱可强《机械制图教学与研究》云南科技出版社出版
收稿日期：2007-09-24